廣州軟土固結(jié)過程微觀結(jié)構(gòu)的顯微觀測與分析

1、巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)Journal of Rock Mechanics and EngineeringVol.28 Supp.2Sept.，2009第 28 卷 增 22009 年 9 月廣州軟土固結(jié)過程微觀結(jié)構(gòu)的顯微觀測與分析暉 1，2，1，2，3周(1. 華南理工大學(xué) 土木與交通學(xué)院，廣州 510641；2. 華南理工大學(xué) 亞熱帶科學(xué)，廣州 510641；廣州 510370)3.省永基基礎(chǔ)，摘要：利用環(huán)境掃描電子顯微鏡(ESEM)對(duì)珠三角典型的廣州軟土固結(jié)過程的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀測，基于觀測所得的顯微分析軟土在不同固結(jié)下微結(jié)構(gòu)的尺度、形狀、定向性等微結(jié)構(gòu)特征及其變化規(guī)律，并采用計(jì)算機(jī)圖像處理軟件

2、定量分析軟土的微孔隙率、結(jié)構(gòu)單元體分布角等微結(jié)構(gòu)參數(shù)隨固結(jié)的變化規(guī)律。根據(jù)顯微觀測的分析獲得隨著固結(jié)的增加結(jié)構(gòu)單元體不斷變大、微孔隙率減小、垂直于固結(jié)方向的集合體形狀增長、結(jié)構(gòu)單元體的定向性有所提高以及孔隙分布分維呈下降趨勢并逐步穩(wěn)定等有價(jià)值的結(jié)論。：土力學(xué)；廣州軟土；微觀結(jié)構(gòu)；二值化；定量分析號(hào)：TU 411.92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10006915(2009)增 2383008MICRO-STRUCTURE OBSERVATION AND ANALYSIS OF GUANGZHOUSOFT SOIL DURING CONSOLIDATION PROCESSZHOU Hui1，2，F(xiàn)AN

3、G Yingguang1，2，YU Changjiang3(1. School of Civil Engineering and Transportation，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong 510641，China；2. State Key Laboratory of Subtropical Building Science，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong 510641，China；3. Yongji Building Found

4、ation Co.，. of Guangdong Province，Guangzhou，Guangdong 510370，China)Abstract：Environmental scanning electron microscope(ESEM) was used to observe microstructures and their changes of soft soil samples of a typical soft soil district of PRD in consolidation test from Guangzhou Jinsha Delta. By analyzi

5、ng the micrographs of soft soil obtained from consolidation test，characteristical parameters of the microstructure such as scale，shape，orientation of structural units and holes under the different consolidation pressure were obtained. At the same time，computer image processing software was used to a

6、nalyze quantitativelythe laws of some micro-structural parameters including microporosity，the distribution angle of the soil structuralunits and holes. In accordance with the analytical results from microscopic observation，some valuableswere presented as follows：with the increasing consolidation pre

7、ssure，the soil structural units increases constantly， microporosity decreases，and the shape of aggregates in the perpendicular direction to the pressure is longer，and the orientation of soil structural units increases and the fractal dimension of pore distribution has been a downward trend and in st

8、ability gradually.Key words：soil mechanics；Guangzhou soft soil；microstructure；binarization；quantitative analysis興建如高速公路、鐵路、和大型等各類1引言工程項(xiàng)目，而該地區(qū)廣泛分布高含水量、高壓縮性、高塑性指數(shù)、低強(qiáng)度、低滲透性的近代沉積軟土1，2，給工程項(xiàng)目的施工帶來巨大。強(qiáng)度珠角洲是我國較，近年大量收稿日期：20090630；基金項(xiàng)目：華南理工大學(xué)亞熱帶日期：20090803科學(xué)項(xiàng)目(2008ZA11)作者簡介：周 暉(1979)，女，2004 年畢業(yè)于與研究工作。：zhouhui

9、anhui理工大學(xué)土木工程系結(jié)構(gòu)工程專業(yè)，現(xiàn)為博士、講師，主要從事土體微結(jié)構(gòu)方面的教學(xué)第 28 卷 增 2周 暉，等. 廣州軟土固結(jié)過程微觀結(jié)構(gòu)的顯微觀測與分析 3831 低、變形大的飽和軟土地基經(jīng)常發(fā)生失穩(wěn)、垮塌等頻繁的工程事故，造成巨大的甚至生命損失2。為提高軟土地基的工程質(zhì)量，減少工程施工事故， 需要深入研究軟土的工程特性，提高軟土地基的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)水平。大量的研究和實(shí)踐證明，軟土的工程性質(zhì)除了與其物質(zhì)成分、顆粒成分等因素密切相關(guān)外，土體的微觀結(jié)構(gòu)因素如顆粒形狀、分布、排列和連結(jié)方式、微顆粒聚合體的形態(tài)、尺度和膠結(jié)形式、孔隙尺度及孔隙率36等起到支配和作用。軟土微結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和隨機(jī)性導(dǎo)

10、致了其宏觀力學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜性和隨機(jī)性，采用現(xiàn)有的常規(guī)試驗(yàn)和宏觀研究方法只是對(duì)軟土特性的某種“擬合”分析，難于抓住決定軟土性質(zhì)的本質(zhì)因素從而對(duì)其工程特性作出深刻研究。因此，從土體的微觀結(jié)構(gòu)分析入手研究軟土工程性質(zhì)是一種“尋根溯源”的方法，從本質(zhì)上深刻了解軟土的工程特性。排水固結(jié)法是飽和軟土有效的加固方法7，8，土。圖 1 為利用 Quanta 200 環(huán)境掃描電子顯微鏡拍攝的原狀土水平切面、豎直切面的 ESEM 圖片。由圖 1 可知，基本單元體主要為碎屑、集粒及不規(guī)則的曲片狀疊聚體，無定向性排列，呈隨機(jī)分布(直徑多在 210 mm)，黏粒含量較多，而片狀礦物間多為邊邊、邊面結(jié)合方式聯(lián)結(jié)組成的聚合體

11、，微孔隙較多。在排水固結(jié)過土體的微觀結(jié)構(gòu)隨固結(jié)和時(shí)(a) 水平切面間不斷變化。為揭示蘊(yùn)含在微觀結(jié)構(gòu)變化規(guī)律中的軟土固結(jié)的力學(xué)行為機(jī)制和變形規(guī)律與加固機(jī)制， 建立合理的固結(jié)計(jì)算模型，本文采用環(huán)境掃描電子顯微鏡(ESEM)對(duì)珠三角典型的廣州軟土固結(jié)過程的微觀結(jié)構(gòu)及其尺度、形態(tài)和定向性等微結(jié)構(gòu)特征及其變化規(guī)律進(jìn)行觀測和分析，并利用計(jì)算機(jī)圖像處理軟件定量分析軟土的微孔隙率、結(jié)構(gòu)單元體分布角等微結(jié)構(gòu)參數(shù)隨固結(jié)的變化規(guī)律。顯微觀測結(jié)果表明，隨著固結(jié)的增加結(jié)構(gòu)單元體不斷變大，微孔隙率減小，垂直于固結(jié)方向的集合體形狀增長，結(jié)構(gòu)單元體的定向性有所提高，孔隙分布分維呈下降趨勢并逐步穩(wěn)定。上述微觀試驗(yàn)與分析結(jié)果可以

12、解釋土體的宏觀工程特性，有助于掌握軟土變形和強(qiáng)度的本質(zhì)因素，為探索軟土加固新方法以及設(shè)計(jì)和施工提供有效依據(jù)。(b) 豎直切面圖 1原狀的ESEM 圖片(×2 000)Fig.1 ESEM photos of samples in original state(×2 000)ESEM 試樣由各級(jí)荷載下單向壓縮固結(jié)后的土而成，單向壓縮試驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)儀上進(jìn)行，樣荷載等級(jí) p = 50，100，200，300，400 kPa，試驗(yàn)測得各級(jí)荷載下土的壓縮量、壓縮變形隨時(shí)間的變化規(guī)律。2.2 ESEM 樣品的在現(xiàn)代測試技術(shù)中，掃描電鏡(SEM)具有分辨高、放大倍數(shù)大、視場寬、立體感強(qiáng)等

13、優(yōu)點(diǎn)，但測試時(shí)需要對(duì)樣品進(jìn)行干燥、鍍膜處理，使它的適用范圍受限且可能造成測試結(jié)果失真；環(huán)境掃描電鏡(ESEM)的原理基本和掃描電鏡一樣，但樣品無需干2試樣與顯微觀測2.1 試驗(yàn)取樣與試樣固結(jié)廣州地處珠角洲沖擊平原，屬河口居住新城板塊，軟堆積地貌。試驗(yàn)軟土取自土層厚 3.06.8 m。對(duì)原狀肉眼觀察結(jié)果是，灰色淤泥質(zhì)黏土中夾有灰色、灰黃色粉砂條帶，條帶寬 13 mm，氣味微臭，有機(jī)質(zhì)含量稍多。該層土具有較高的含水量，呈流塑狀態(tài)，屬于高壓縮性燥、鍍膜、固定等處理，使觀察到的原貌更加 3832 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)2009 年真實(shí)、清晰，故本次研究制作的是 ESEM 樣品。選擇固結(jié)前和各級(jí)荷載后的分別

14、ESEM 試樣，先用涂了凡士林的鋼絲鋸切出 10mm×15 mm×10 mm 的毛坯(選擇中間部位切取毛坯)，再面刀片沿毛坯四周環(huán)切 1.5 mm 左右，用手掰出新鮮斷面，得到一塊較平整的天然結(jié)(a) JT2(50 kPa，豎直切面)(b) JT3(100 kPa，豎直切面)構(gòu)面，片把具有天然結(jié)構(gòu)面的毛坯再切成 5mm×8 mm×4 mm 左右的鏡下觀察樣，放入鋁盒(鋁盒表面貼上并編號(hào))，將其放入保濕缸中養(yǎng)護(hù)一周以利于土結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。將觀察樣放入 ESEM樣品室前輕輕吹去浮動(dòng)的顆粒，選取平整部位進(jìn)行觀察，對(duì)固結(jié)前和各級(jí)加載后的觀察樣分別拍攝 3個(gè)尺度的 E

15、SEM，放大倍數(shù)依次為 600，1 000，(c) JT5(200 kPa，豎直切面)2 000 倍。從中選擇代表性強(qiáng)的水平及豎直切面上的ESEM 圖像作為分析對(duì)象，為使結(jié)果具有可比性， 取放大倍數(shù)、分辨率、分析區(qū)域一致。2.3 圖片二值處理采用計(jì)算機(jī)圖像處理軟件對(duì)軟土微結(jié)構(gòu)圖片進(jìn)(d) JT8(400 kPa，豎直切面)行處理。圖像由顆粒圖像和背景組成，故用二值法分割圖像和提取顆粒較為有效，而二值化的關(guān)鍵是閾值的選取。將 ESEM轉(zhuǎn)化為二值圖片時(shí)，(e) JT9(100 kPa，水平切面)(f) JT10(200 kPa，水平切面)筆者嘗試?yán)梅謪^(qū)域及全區(qū)域的 IPP 手動(dòng)法設(shè)定閾值，采用暗

16、部顆粒比對(duì)法將原圖像與二值圖像進(jìn)行比較，以獲得最佳的閾值(最佳閾值落在整幅圖像的灰度級(jí)均值附近)，一般情況下不同人確定的閾值誤差為 1%2%。筆者發(fā)現(xiàn)將各區(qū)域不同閾值的二值圖像拼湊在一起獲得的最終二值圖，比整幅圖片設(shè)定一個(gè)閾值得到的二值圖與真實(shí)情況更為接近，最終使(h) JT12(400 kPa，水平切面)(g) JT11(300 kPa，水平切面)圖像分析結(jié)果的誤差在 5%10%。圖 2，3 分別為不同固結(jié)下軟的 ESEM圖 2 不同固結(jié)下軟的ESEM 圖片(×2 000)和二值化圖片，二值化圖片中白色代表結(jié)構(gòu)單元體(土顆粒及聚合體)，黑色代表孔隙。2.4 三相圖計(jì)算數(shù)據(jù)與 PCA

17、S 計(jì)算數(shù)據(jù)分析表 1 為利用三相圖計(jì)算得到的固結(jié)樣的孔隙比、含水率與 ESEM 圖片經(jīng)圖像處理軟件 PCAS 計(jì)算得到的孔隙比及實(shí)測含水率數(shù)據(jù)。由表 1 可知，F(xiàn)ig.2 ESEM photos of soft-soil samples in differentpressures(×2 000)是一個(gè)切面的孔隙比，即面孔隙比，而三相圖計(jì)算的是體孔隙比，面孔隙與體孔隙存在差別；實(shí)際土體顆粒有團(tuán)聚現(xiàn)象，團(tuán)聚體內(nèi)部仍存在大量的微孔隙，用一個(gè)切面并不能反映團(tuán)聚體內(nèi)部的孔隙分布情況。同時(shí)，放大 2 000 倍圖片計(jì)算得到的孔隙比比放大 600 倍圖片的計(jì)算結(jié)果更接近真實(shí)情況。(2)通過圖像處

18、理軟件計(jì)算得到的孔隙比反映的是隨著固結(jié)的增加，土體被壓密，孔隙體積減小，孔隙水被擠出，含水率也相應(yīng)減相圖計(jì)算的含水率與實(shí)測值基本接近，最小誤差 2.5%，最大誤差 9.2%，平均 6.2%，結(jié)果較吻合。利用 ESEM 圖片得出的孔隙比較三相圖計(jì)算結(jié)果要小，相對(duì)誤差局部的孔隙特征，并不能完全代表整個(gè)特征。的孔隙在 10%以內(nèi)，這主要是：(1) ESEM 圖片反映的第 28 卷增 2周暉，等. 廣州軟土固結(jié)過程微觀結(jié)構(gòu)的顯微觀測與分析 3833 3軟土微結(jié)構(gòu)分析土體微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)信息包括：(1) 形態(tài)學(xué)特征；(2) 幾何學(xué)特征；(3) 能量學(xué)特征9，10。它由顆粒形態(tài)、顆粒排列形式、孔隙性和顆粒接觸

19、關(guān)系四大結(jié)構(gòu)要素，而這四大要素又可由相應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)來描述11。結(jié)構(gòu)參數(shù)按其確定性分為確定型結(jié)構(gòu)參數(shù)和非確定型結(jié)構(gòu)參數(shù)兩類，確定型結(jié)構(gòu)參數(shù)有： 顆粒/孔隙大小、定向性等，它們比較容易用常規(guī)的微結(jié)構(gòu)測試方法加以確定；非確定型參數(shù)有：顆粒形狀、表面起伏性、顆粒/孔隙分布、接觸帶形態(tài)與連通性等，它們則難以數(shù)學(xué)表達(dá)和量測。目前，根據(jù)土結(jié)構(gòu)存在的自相似特征，可采用分形理論確定這些非確定型參數(shù)的量化指標(biāo)12。3.1 結(jié)構(gòu)單元體的大小、形狀參數(shù)分析從圖 2，3 可以看出，隨著固結(jié) 的增大，微結(jié)構(gòu)類型發(fā)生變化，由蜂窩結(jié)構(gòu)(圖 3(a)，(e)逐漸向骨架結(jié)構(gòu)(圖 3(f)、紊流結(jié)構(gòu)(圖 3(c)、密實(shí)結(jié)構(gòu)(圖 3

20、(h)轉(zhuǎn)化，其連接方式由邊邊，邊面連接向面面連接轉(zhuǎn)化，白域(結(jié)構(gòu)單元體)面積明顯增加，黑域(孔隙)減小，密實(shí)度增加從而強(qiáng)度提高。其中豎直切面上的顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象明顯(圖 3(d)，結(jié)構(gòu)單元體有明顯變大趨勢，固結(jié)壓力 400 kPa 時(shí)聚合體粒徑達(dá) 30 µm 左右；水平切面上的小顆粒數(shù)目隨固結(jié)的增加而明顯增多，大孔隙數(shù)目明顯減小，小孔隙數(shù)目增加，說明固結(jié)過部分大顆粒被壓碎成細(xì)小顆粒并重新兼并生長，土體密實(shí)度得以提高。從圖 4 可以看出，原狀樣的顆粒平均面積為1 8001 900 piex。在固結(jié)過，豎直和水平切面表 1 三相圖與ESEM 圖片(×2 000)計(jì)算參數(shù)的比較Tab

21、le 1 Comparison of structural parameters between 3-phase diagram and ESEM diagram(×2 000)固結(jié)后孔隙比及相對(duì)誤差固結(jié)后含水率及相對(duì)誤差/%樣品編號(hào)天然密度r/(g·cm3)土粒相對(duì)密度 G初始孔隙比 e含水率w/%壓縮量S/mm三相圖孔隙比ESEM 圖孔隙比三相圖含水率實(shí)測含水率p/kPa相對(duì)誤差/%s0相對(duì)誤差JT2JT1450501.561.6973.469.12.662.671 951.801.891.801.671.551.521.509.03.362.959.661.356.2

22、2 55.8JT3 JT15JT51001002001.651.591.5764.467.073.22.662.672.661.641.801 932 272 523.601.351.451.401.311.381.373.04.92.153.153.853.349.151.456.07 54.45 1JT17JT82004001.631.6665.457.42.672.661.711 523.094 531.290.951.200.867.59.549.736.054.332.99 28.6JT204001.6559.22.671 584.700.970.907.736.534.16.6 3

23、834 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)2009 年2#2#4#4#豎直切面水平切面豎直切面水平切面2#2#4#4#5 000豎直切面水平切面豎直切面水平切面0.804 0000.783 0000.760.742 0000.721 0000.700100200p/kPa3004000.680100200300400圖 4 顆粒平均面積與的關(guān)系p/kPaFig.4 Relationship between average size of particles andpressure圖 5顆粒平均形狀系數(shù)與的關(guān)系Fig.5 Relationship between average shape factor and

24、pressure顆粒對(duì) 的面積隨樣的 p-Ap = 0.000的反應(yīng)不同。豎直切面上土微觀聚合體增加而增大，其中 2#孔豎直切面觀察用下式表示：式中：P 為結(jié)構(gòu)單元體在某一方位區(qū)中出現(xiàn)的概率，i即為在某一方位區(qū)上單元體的定向強(qiáng)度；n 為在單元體排列方向0N中等分的方位區(qū)數(shù)。這里單.6(R2 = 0.946 7) (1)8A4.546元體的排列方向?yàn)?0°180°，以 10°為等分，式中：A 為顆粒的平均面積，R 為相關(guān)系數(shù)。n =18。根據(jù)結(jié)構(gòu)單元體在各個(gè)方位區(qū)上的定向強(qiáng)度，可利用式(2)計(jì)算出土結(jié)構(gòu)單元體排列的概率熵。顯而易見，Hm 的取值為0，1。Hm 越小，

25、表明所有結(jié)構(gòu)單元體的排列方向越一致，顯示出單元體排列的有序度越高；Hm 越大，說明結(jié)構(gòu)單元體排列越 ，隨機(jī)性越強(qiáng)，有序性越低。圖 6 為計(jì)算得式(1)表明，隨增加，土中孔隙水減少，結(jié)合水膜變薄，較細(xì)顆粒向粗粒轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)為顆粒的兼并或生長。圖 4 中，水平切面顆粒的平均面積與的關(guān)系不如豎直切面明顯，整體趨勢是先增大后減小。到的不同固結(jié)下結(jié)構(gòu)單元體的定向角分布圖。較小時(shí)顆粒有團(tuán)聚趨勢(固結(jié)顆粒平均面積 3 100 piex)，但隨著100 kPa 時(shí)，的繼續(xù)增大，20原狀土為 400 kPa 土有部分大的結(jié)構(gòu)單元體被壓碎成小的結(jié)構(gòu)單元體，15從而使顆粒的平均面積變小(固結(jié)400 kPa 時(shí)，顆粒平

26、均面積回落到 2 200 piex 左右)，而顆粒數(shù)目增多。從圖 5 可以看出，原狀樣顆粒平均形狀系數(shù)為0.706，說明土單元體原來呈狹長狀。低壓時(shí)，隨壓力的增加，豎直和水平切面上土顆粒的形狀系數(shù)總體都有增大的趨勢，400 kPa 時(shí)平均為 0.735，這種變化反映集合體的團(tuán)聚，但是顆粒形狀的變化不明顯。4#孔豎直樣顆粒平均形狀系數(shù)先增加后減小， 說明該樣顆粒形狀最終變得狹長。3.2 結(jié)構(gòu)單元體的定向性分析施 斌13定義土體結(jié)構(gòu)單元體排列的概率熵Hm，以反映土微觀結(jié)構(gòu)單元體排列的有序性。概率 熵可表示為n105020406080100 120 140 160 180角度/(°)(a)

27、 豎直切面原狀土252015105為 400 kPa 土020406080100 120 140 160 180角度/(°)(b) 水平切面圖 6 不同固結(jié)下結(jié)構(gòu)單元體的定向角分布圖Hm = -å Pi lgn Pii =1Fig.6 Directional angular distribution of soft-soil samplesunder different pressures(2)顆粒平均面積/piex顆粒平均形狀系數(shù)結(jié)構(gòu)單元體數(shù)量/個(gè)結(jié)構(gòu)單元體數(shù)量/個(gè) 3836 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)2009 年12表 3壓縮系數(shù) a12 與概率熵 HmTable 3 Frac

28、tal dimension of soft-soil samples in differentpressures10天然a12HmJT01.0400.876y =1.718 4x + 12.333R2 = 0.999 38JT10.9830.897JT230.9050 9536JT340.8890 9600.51.01.52.0ln2 53.03.5JT220.8640 976圖 9 典型顆粒分布分維散點(diǎn)圖Fig.9 Chart of grain fractal dimensionJT330.8520 9794結(jié)論表 2 不同下軟的分布分維值Table 2 Fractal dimension

29、of soft-soil samples in differentpressure通過對(duì)廣州軟土固結(jié)過程的顯微觀測與微觀結(jié)構(gòu)分析，得到如下主要結(jié)論：豎直切面水平切面孔隙顆?？紫额w粒(1) 環(huán)境掃描電鏡(ESEM)觀測無需經(jīng)過干/kPa分布分維相關(guān)系數(shù)分布分維相關(guān)系數(shù)分布分維相關(guān)系數(shù)分布分維相關(guān)系數(shù)燥、鍍膜、固定等處理，避免對(duì)土體天然微觀結(jié)構(gòu)的破壞或擾動(dòng)，獲得的 ESEM 顯微失真小。01.8870.9991.7330.9991.9120.9991.6960.999(2) 對(duì) ESEM 顯微進(jìn)行圖像分析處理時(shí)，501.8420.9991.7890.9991.8620.9991.7210.999采

30、用分區(qū)不同閾值分析所得到的二值圖，比現(xiàn)有全區(qū)域同一閾值分析所得的二值圖更能真實(shí)地反映顆粒和孔隙的形態(tài)、排列和分布等微觀特征，由此獲得的孔隙參數(shù)與三相圖計(jì)算的結(jié)果更接近。1001.8090.9991.8020.9991.8360.9991.7340.9992001.7780.9991.8030.9991.8020.9991.7660.9993001.7640.9991.8510.9991.7880.9991.8120.9994001.7540.9991.8720.9991.7770.9991.8370.999(3) 土體在固結(jié)過，隨著固結(jié)的增加，微觀結(jié)構(gòu)單元體逐步兼并生長，面積有所增加，定向概率

31、熵減小，顆粒定向性增加，有序性提高，顆粒分布分維值增大。趨于穩(wěn)定狀態(tài)。說明在固結(jié)過土中孔隙分布趨于集中，化程度變高，土中孔隙率減小，土的密實(shí)程度逐漸增加，這與不同下 ESEM 圖片的(4) 隨著固結(jié)的增加，土體孔隙體積不斷變化規(guī)律一致；而顆粒分布分維則隨著的增大減少，自由水消散，孔隙分維呈下降趨勢并逐步趨向穩(wěn)定，說明隨著荷載的增加，孔隙平面分布面積逐漸減小，土體密實(shí)度逐漸增大，這與 ESEM的變化規(guī)律一致。而增大，土體密度增加但規(guī)律性不如孔隙明顯。3.4 概率熵 Hm 與壓縮性的關(guān)系壓縮性是土的一項(xiàng)重要工程性質(zhì)，而表征壓縮性的主要指標(biāo)就是壓縮系數(shù) a12。壓縮性這一宏觀工程特性與眾多的微結(jié)構(gòu)參

32、數(shù)相關(guān)，現(xiàn)就土結(jié)構(gòu)單元體排列的概率熵 Hm 進(jìn)行初步探討。(5) 微觀結(jié)構(gòu)單元體的概率熵H 與土體壓縮系m數(shù) a12 呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明土體的排列方向越混亂，壓縮性能越低，有助于掌握軟土變形和強(qiáng)度的本質(zhì)因素，為探索軟土加固新方法以及設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。從表 3 可以看出：概率熵 Hm 與壓縮系數(shù)a12呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明土體的排列方向越，壓縮性能越低。在上覆荷載的作用下，結(jié)構(gòu)單元體有向垂直于方向定向排列的趨勢，消耗部分能量用參考文獻(xiàn)(References)：以顆粒轉(zhuǎn)動(dòng)，使得產(chǎn)生垂向位移的應(yīng)力降低，故土體表現(xiàn)出相對(duì)比較高的抗壓縮能力。1 陳，葉 斌，. 珠角洲黏性土微結(jié)構(gòu)與工程特性初lnN(e )

33、第 28 卷 增 2周 暉，等. 廣州軟土固結(jié)過程微觀結(jié)構(gòu)的顯微觀測與分析 3837 探J. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2000，19(5)：132136.(CHEN Jiaou，YE Bin，GUO Sujie. Detecting clay¢s micro-structure and engineering質(zhì)特征研究M. 北京：地質(zhì)GUAN Guolin，. Quantitative m，1995 (HU Ruilin，LI Xiangquan，of micro-structure of clay and itsproperties of PRDJ.Journal of Rock Me

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